專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件及閃光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件及具有該半導(dǎo)體發(fā)光元件的閃光裝置。
背景技術(shù)：
已知具有使用發(fā)光二極管(LED)作為光源的閃光燈或閃光裝置的攝影裝置。還已知具有可變配光機(jī)構(gòu)的攝影裝置，該可 變配光機(jī)構(gòu)用于在閃光裝置中將照明光適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)到攝像區(qū)域(或視角內(nèi))的被攝體上。例如，日本特開2005-338280號公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)I)描述了使用多個發(fā)光二極管構(gòu)成光源，根據(jù)攝影鏡頭的焦距信息改變點(diǎn)亮或發(fā)光的發(fā)光二極管的數(shù)量，從而獲得所需照明光的照射角。而且，日本特開2008-102199號公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)2)描述了通過分割陰極來分割單個發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)的照明裝置或發(fā)光裝置，根據(jù)攝影裝置的視角來使任意發(fā)光區(qū)發(fā)光。而且，日本特表2008-529095號公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)3)描述了與照相機(jī)一起使用的照明裝置，其中發(fā)光元件包括二個以上的發(fā)光區(qū)，并且個別地且選擇性地控制發(fā)光區(qū)，發(fā)出強(qiáng)度受控的光。而且，日本特開2008-28269號公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)4)描述了通過在發(fā)光元件的表面上形成多個分散電極并且將驅(qū)動電路連接到各個分散電極而構(gòu)成的發(fā)光裝置。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)與專利文獻(xiàn)I所描述的照明裝置同樣地由多個發(fā)光元件構(gòu)成光源時(shí)，因?yàn)榘l(fā)光點(diǎn)彼此完全分開，所以便于配光控制。然而，存在發(fā)光元件的安裝位置容易發(fā)生位置偏移并危及配光形成的情況。而且，存在由于設(shè)置發(fā)光元件的安裝基板的表面面積增大所以裝置尺寸難以縮小并且部件數(shù)量增加的問題。就解決上述問題而言，有效的是使用如專利文獻(xiàn)2至4中所描述的、分割發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)并且能夠單獨(dú)控制發(fā)光區(qū)的構(gòu)造。就在閃光裝置中實(shí)現(xiàn)可變配光而言，重要的是在攝像區(qū)內(nèi)(或視角內(nèi))形成期望的發(fā)光強(qiáng)度分布的能力。例如，當(dāng)被攝體位于攝像區(qū)中心的左側(cè)時(shí)，需要形成使得攝像區(qū)左側(cè)變得更亮的配光。僅僅個別地控制按照發(fā)光元件而分割的發(fā)光區(qū)，不容易形成這樣的配光。最好是多個發(fā)光區(qū)被構(gòu)造為可視為多個光源，以實(shí)施這種配光控制。換句話說，最好把發(fā)光元件配置為從多個發(fā)光區(qū)同時(shí)照射的光被感知為多個發(fā)光點(diǎn)。本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠在攝像區(qū)中形成期望的配光的閃光裝置以及在該閃光裝置中使用的半導(dǎo)體發(fā)光元件。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，該半導(dǎo)體發(fā)光元件包括具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層、設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層、以及分別設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層的表面上和所述第二半導(dǎo)體層的表面上的第一電極和第二電極，其中，
所述第一電極包括彼此分開距離的多個電極片；并且所述多個電極片各包括饋電盤和連接到所述饋電盤并且沿遠(yuǎn)離所述饋電盤的方向延伸的延伸部，并且電極片的所述延伸部的終端部與另一電極片的所述延伸部的終端部隔著間隙相對。此外，根據(jù)本發(fā)明的閃光裝置是具有上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的閃光裝置，該閃光裝置包括用于經(jīng)由所述多個電極片中的各個向所述半導(dǎo)體發(fā)光元件饋送驅(qū)動電流的控制器。按照根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件以及具有該半導(dǎo)體發(fā)光元件的閃光裝置，構(gòu)成第一電極片和第二電極片的延伸部沿遠(yuǎn)離作為電流施加點(diǎn)的饋電盤的方向延伸，并且具有沿延伸部的延伸方向增加的電阻成分。因此，延伸部的終端部中的電流密度相對低。由于延伸部的終端部隔著間隙彼此面對(即，相對)，在半導(dǎo)體膜的間隙部中形成具有相對低的電流密度的部分，即，具有相對低的發(fā)光強(qiáng)度的部分。在半導(dǎo)體發(fā)光元件上形成的多個發(fā)光部被設(shè)置為發(fā)光強(qiáng)度相對低的部分位于發(fā)光部之間。因此，從多個發(fā)光部同時(shí)發(fā)出的光可以被感知為多個發(fā)光點(diǎn)。換句話說，多個發(fā)光部被認(rèn)為是多個獨(dú)立的光源，因此可以容易地 形成期望的配光。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的閃光裝置I的構(gòu)造的功能框圖；圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光源部的詳細(xì)構(gòu)造的平面圖，圖2B是沿圖2A中線2b-2b的截面圖，圖2C是示出了在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的LED芯片內(nèi)流動的驅(qū)動電流的狀態(tài)的截面圖；圖3A是示出了與各配光圖案相對應(yīng)的、發(fā)光部的驅(qū)動電流控制模式的圖，圖3B至圖3D是示出了與各配光圖案相對應(yīng)的、LED芯片上的發(fā)光強(qiáng)度分布的圖；圖4A至圖4C是示出了與各配光圖案相對應(yīng)的、照明光的照射范圍的圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光源部的構(gòu)造的平面圖；圖6A是示出了與各配光圖案相對應(yīng)的、發(fā)光部的驅(qū)動電流控制模式的圖，圖6B至圖6E是示出了與各配光圖案相對應(yīng)的、LED芯片上的發(fā)光強(qiáng)度分布的圖；圖7是示出了與配光圖案相對應(yīng)的、照明光的照射范圍的圖；圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的光源部的構(gòu)造的平面圖；圖9A是示出了與攝像區(qū)的范圍相應(yīng)的、各個發(fā)光部的電流控制模式的圖，圖9B和圖9C是示出了與圖9A所示的電流控制相對應(yīng)的、照明光的照射范圍的圖；圖10是示出了在閃光發(fā)光模式下以及連續(xù)發(fā)光模式下各發(fā)光部的電流控制模式的圖；圖IlA是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的光源部2的構(gòu)造的平面圖；圖IlB是沿圖IlA的線Ila-Ilb的截面圖；以及圖12A是示出在預(yù)發(fā)光模式下以及閃光發(fā)光模式下各發(fā)光部的電流控制模式的圖；圖12B和圖12C分別是示出了在預(yù)發(fā)光期間和閃光發(fā)光期間照明光的照射范圍的圖。
具體實(shí)施例方式以下參照

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的閃光裝置。附圖中相同的附圖標(biāo)記用于指示實(shí)質(zhì)上相同或等同的構(gòu)成部分和部件。第一實(shí)施方式圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的閃光裝置I的構(gòu)造的功能框圖。提供閃光裝置I作為例如數(shù)碼相機(jī)或其他攝影裝置的附件，并且閃光裝置I是用于在攝影時(shí)或其它時(shí)間將照明光導(dǎo)向攝像區(qū)的裝置。電源10是用于在光源部20中產(chǎn)生照明光的DC電源。電源10可以兼作閃光裝置I所附于的攝影裝置的電源。升壓電路11把電源10產(chǎn)生的DC電壓升壓到在光源部20中產(chǎn)生照明光所需的電壓。換句話說，升壓電路11產(chǎn)生比構(gòu)成光源部20的發(fā)光二極管的正向電壓VF高的電壓。升壓電路11例如由電荷泵型或斬波器型DC-DC變換器構(gòu)成。升壓電路11升壓后的DC電壓被饋送至構(gòu)成光源部20的發(fā)光二極管(LED)芯片220的陽極。光源部20利用從電源10饋送的電力作為驅(qū)動電力產(chǎn)生照明光，并且將照明光導(dǎo)向攝像區(qū)。光源部20包括單個LED芯片220。LED芯片220具有可以彼此分開且獨(dú)立受控 的多個發(fā)光部。在本實(shí)施方式中，使用LED芯片220具有兩個發(fā)光部的情況作為示例。彼此分開的發(fā)光部分別連接驅(qū)動電路30。后面將更詳細(xì)地描述光源部20的構(gòu)造。驅(qū)動電路30基于來自控制器40的控制信號，獨(dú)立地控制LED芯片220中形成的多個發(fā)光部的驅(qū)動電流。驅(qū)動電路30例如具有連接到LED芯片220的各個陰極的可變電流電路。多個發(fā)光部分別以與獨(dú)立受控的驅(qū)動電流的大小相對應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光。換句話說，多個發(fā)光部可以以彼此不同的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光?？刂破?0基于例如來自對攝影裝置的操作進(jìn)行總體控制的主機(jī)設(shè)備的控制信號，或者基于來自用戶的操作輸入，控制LED芯片220的發(fā)光。換句話說，控制器40基于來自外部的指令，開啟/關(guān)閉LED芯片220的各發(fā)光部，設(shè)置發(fā)光強(qiáng)度等，向升壓電路11和驅(qū)動電路30饋送控制信號。升壓電路11根據(jù)從控制器40饋送的控制信號進(jìn)行升壓，并且在所設(shè)置的電壓值處停止升壓。控制電路30基于從控制器40饋送的控制信號(例如，電流指令值)，控制施加到LED芯片220的發(fā)光部的電流量。出于保護(hù)LED芯片220的目的，提供了保護(hù)電路50，并且保護(hù)電路50可以包括例如Zener (齊納)二極管、變阻器、電容或用于吸收施加到LED芯片220的浪涌電壓的其他部件、導(dǎo)熱芯片(例如，日本特開2010-267834號公報(bào))或者用于從LED芯片220散發(fā)熱量的其他部件、熱敏電阻或用于檢測LED芯片220的結(jié)溫的其他熱檢測部件。電容器60構(gòu)成了在光源部20中產(chǎn)生閃光所需提供的電荷蓄積單元。閃爍光需要更大的驅(qū)動電流，因此存在當(dāng)從電源10直接饋送驅(qū)動電流時(shí)共享電源10的其他裝置(例如攝影裝置)的工作變得不穩(wěn)定的情況。考慮到這種情況，當(dāng)要產(chǎn)生閃爍光時(shí)在電容器60中臨時(shí)蓄積電荷，從電容器60向LED芯片內(nèi)的發(fā)光部饋送驅(qū)動電流。開關(guān)70根據(jù)來自控制器40的控制信號，把電容器60的連接目的地切換至升壓電路11和陽極線中的任意一方，從而對電容器60進(jìn)行充放電。在驅(qū)動電路中可以包括升壓電路的電壓停止功能，在這種情況下不需要開關(guān)70。圖2A是更詳細(xì)示出了光源部20的構(gòu)造的平面圖。圖2B是沿圖2A中線2b_2b的截面圖，圖2C是示出了 LED芯片220內(nèi)流動的驅(qū)動電流的狀態(tài)的截面圖?；?10由板材構(gòu)成，該板材例如由陶瓷、玻璃環(huán)氧樹脂或其他絕緣體構(gòu)成?；?10在安裝LED芯片220的芯片安裝面上具有由導(dǎo)電體構(gòu)成的芯片座(die pad)211、和與LED芯片220上形成的第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302相對應(yīng)的兩個焊盤212。芯片座211連接到升壓電路11，焊盤212連接到驅(qū)動電路30。單個LED芯片220安裝在芯片座211上。LED芯片220的設(shè)置在安裝面?zhèn)鹊年枠O222經(jīng)由導(dǎo)電性芯片粘接材料(未示出)結(jié)合到芯片座211。LED芯片220的設(shè)置在光出射面?zhèn)鹊年帢O223經(jīng)由焊接線230連接到焊盤212。可以代替經(jīng)由焊接線230的連接而使用回流焊或者其他適當(dāng)方法的焊接連接，只要電連接關(guān)系相同即可。LED芯片220具有通過層疊由例如GaN系的半導(dǎo)體構(gòu)成的n型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層形成的半導(dǎo)體膜221 ;設(shè)置為大致覆蓋半導(dǎo)體膜221的設(shè)置在安裝面?zhèn)鹊腜型半導(dǎo)體層的整個表面的陽極(P電極)222 ;以及設(shè)置于半導(dǎo)體膜221的設(shè)置在光提取面?zhèn)蒧 n型半導(dǎo)體層的表面的陰極(即n電極)223。陽極和陰極以例如“縱型”構(gòu)造分別設(shè)置在半導(dǎo)體膜的正面和背面，但是陽極和陰極也可以以“橫型”構(gòu)造設(shè)置在半導(dǎo)體膜的同一面上。陰極223由彼此隔開一定距離設(shè)置在n型半導(dǎo)體層的表面上的第一電極片223a和第二電極片223b構(gòu)成。如此，可以在LED芯片220內(nèi)部形成彼此分開一定距離的第一發(fā) 光部301和第二發(fā)光部302。第一電極片223a和第二電極片223b分別包括盤部224a、224b以及延伸部225a、225b。各個盤部224a、224b設(shè)置在LED芯片220的周緣部。盤部224a、224b分別經(jīng)由焊接線230連接到基板210上的焊盤212。延伸部225a、225b分別連接到盤部224a、224b，并且從LED芯片220的周緣部向中央部延伸(即，遠(yuǎn)離盤部224a、224b)。延伸部225a、225b可以具有櫛齒狀圖案或梳狀圖案，如圖2A所示。延伸部225a、225b剛好在芯片面的中心線之前結(jié)束，不會互相交錯或結(jié)合在一起。換句話說，第一電極片的延伸部225a的終端部和第二電極片的延伸部225b的終端部在芯片的中央部隔著一定間隙彼此面對(相對)。延伸部225a、225b最好被設(shè)置為彼此分開足夠距離，使得從其終端部擴(kuò)散出的電流不會合流在一起。第一電極片223a和第二電極片223b沿延伸部225a、225b的延伸方向并排設(shè)置。由第一電極片223a和第二電極片223b構(gòu)成的陰極223被形成為關(guān)于LED芯片220的光提取面(即，n型半導(dǎo)體層的正面)的中點(diǎn)對稱的點(diǎn)對稱圖案。第一電極片223a和第二電極片223b經(jīng)由分別連接到盤部224a、224b的焊接線230連接到驅(qū)動電路30，獨(dú)立受控的驅(qū)動電流被饋送到第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302。當(dāng)驅(qū)動電流被施加到各發(fā)光部時(shí)，作為電流施加點(diǎn)的盤部224a、224b正下方的電流密度相對增大，如圖2C所示。延伸部225a、225b具有沿著延伸方向增大的電阻成分，因此延伸部225a、225b的終端部正下方的電流密度相對減小。延伸部225a、225b的終端部在芯片表面的中央部聚集，因此在芯片的中央部形成電流 度低的區(qū)域。換句話說，LED芯片的光提取面中的發(fā)光強(qiáng)度在芯片的設(shè)置有盤部224a、224b的周緣部或端部處變得相對高，向著芯片的中央部逐漸降低(參見圖3B)。如此，按照根據(jù)本實(shí)施方式的陰極223的構(gòu)造，因?yàn)榈谝话l(fā)光部301和第二發(fā)光部302之間形成有發(fā)光強(qiáng)度相對低的部分，所以從兩個發(fā)光部同時(shí)發(fā)出的光可以被感知為兩個發(fā)光點(diǎn)。延伸部225a、225b具有櫛齒狀圖案或梳狀圖案，從而與延伸部225a、225b的延伸方向垂直的方向(即，線的并排方向)上的電流密度分布變得均勻，上述方向的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)布變得均勻。在基板210上設(shè)置有含有熒光體的樹脂240，以埋入LED芯片220。含有熒光體的樹脂240由在硅樹脂中或其他透光樹脂中分散了 YAG = Ce熒光體的樹脂材料構(gòu)成。YAG = Ce熒光體吸收從LED芯片220發(fā)出的、具有例如460nm的峰值波長的藍(lán)光，將吸收的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成在大約560nm的波長處具有發(fā)光峰的黃光。通過混合具有通過熒光體轉(zhuǎn)換后的波長的黃光和透過含有熒光體的樹脂240的、沒有經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換的藍(lán)光，從光源部20得到白光。當(dāng)需要白光時(shí)，除了 YAG: Ce熒光體之外，還可以使用吸收從LED芯片220發(fā)出的藍(lán)光而發(fā)出黃熒光的熒光體，或者可以使用發(fā)出紅光和/或綠光的熒光體的適當(dāng)比例的已知混合物。在需要除了白光之外的其他顏色的光的情況下，可以在用于埋入LED芯片220的樹脂中包含發(fā)出與從LED芯片220發(fā)出的光沒有補(bǔ)色關(guān)系的熒光的熒光體，可以使用不含有熒光體的透明樹脂，或者不使用樹脂本身。當(dāng)使用含有熒光體的樹脂240時(shí)，優(yōu)選小的厚度，使得不會妨礙在后述的攝像區(qū)中形成配光。厚度優(yōu)選的是300 以下。透鏡250設(shè)置在含有熒光體的樹脂240上方(即，光投射方向前方)。透鏡250由丙烯酸樹脂、碳酸酯、硅樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、液晶聚合物、或者折射率比空氣高的其他透光樹脂構(gòu)成。透鏡250把光從LED芯片220投射到照射面上，使得照明光的照射范圍覆 蓋整個攝像區(qū)。透鏡250針對LED芯片220中形成的多個發(fā)光部具有單一的焦點(diǎn)，在光照射面上再現(xiàn)LED芯片220的光提取面上出現(xiàn)的發(fā)光強(qiáng)度分布。用于控制配光的透鏡面可以設(shè)置在LED芯片側(cè)或光照射面?zhèn)?。下面描述具有上述?gòu)造的閃光裝置I的工作。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的閃光裝置1，如下述示例所示，可以實(shí)現(xiàn)三種典型的配光圖案。圖3A是示出了與上述三種配光圖案分別相對應(yīng)的、針對各個發(fā)光部的驅(qū)動電流控制模式的圖，而且示出了施加到第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302的電流量的相對關(guān)系。在圖3A中，圓圈表示施加的電流量相對高，而三角表示施加的電流量相對低。圖3B至圖3D是示意性示出了與三種配光圖案分別相對應(yīng)的、LED芯片220的光提取面上的發(fā)光強(qiáng)度分布的圖，并且示出了連接盤部224a和盤部224b的線上的發(fā)光強(qiáng)度分布。圖4A至圖4C是示意性示出了與三種配光圖案分別相對應(yīng)的、照明光的照射范圍的圖。第一配光圖案(或配光圖案I)用于形成在攝像區(qū)(或視角)內(nèi)左右亮度沒有偏差的配光?？刂破?0從用于操作并控制整個攝影裝置的CPU(未示出)等接收表示被攝體0位于攝像區(qū)C的中央(如圖4A所示)的控制信號，由此生成把第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302設(shè)置為彼此相同的發(fā)光強(qiáng)度的電流指令值，并且把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值控制驅(qū)動電流，使得施加到第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302的電流量彼此相等。據(jù)此，LED芯片220上的第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302以彼此相同的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光。由此，如圖3B所示，在LED芯片220的光提取面中形成峰值出現(xiàn)在兩端的發(fā)光強(qiáng)度分布。從LED芯片220發(fā)出的光經(jīng)由透鏡250被引導(dǎo)到被攝體0上，以覆蓋整個攝像區(qū)X，如圖4A所示。按照在攝像區(qū)X內(nèi)無偏差的配光，把照明光引導(dǎo)到位于攝像區(qū)X中央的被攝體0上。第二配光圖案(或配光圖案2)形成攝像區(qū)的左側(cè)更亮的配光?？刂破?0接收表示被攝體0位于攝像區(qū)X左端(如圖4B所示)的控制信號，并且據(jù)此生成用于把第一發(fā)光部301的發(fā)光強(qiáng)度設(shè)置得相對大的電流指令值，并把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值控制驅(qū)動電流，使得施加到第一發(fā)光部301的電流量比施加到第二發(fā)光部302的電流量更大。據(jù)此，LED芯片220上的第一發(fā)光部301發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度比第二發(fā)光部302發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度更大。由此，如圖3C所示，在LED芯片220的光提取面中形成峰值出現(xiàn)在左側(cè)的發(fā)光強(qiáng)度分布。從LED芯片220發(fā)出的光經(jīng)由透鏡250被引導(dǎo)到被攝體O上，以覆蓋整個攝像區(qū)X，如圖4B所示。按照攝像區(qū)X內(nèi)左側(cè)更亮的配光，把照明光引導(dǎo)到位于攝像區(qū)X左端的被攝體O上。第三配光圖案(或配光圖案3)形成攝像區(qū)的右側(cè)更亮的配光。控制器40接收表示被攝體0位于攝像區(qū)X右端(如圖4C所示)的控制信號，并且據(jù)此生成用于把第二發(fā)光部302的發(fā)光強(qiáng)度設(shè)置得相對大的電流指令值，并把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值控制驅(qū)動電流，使得施加到第二發(fā)光部302的電流量比施加到第一發(fā)光部301的電流量更大。據(jù)此，LED芯片220上的第二發(fā)光部302發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度比第一發(fā)光部301發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度更大。由此，如圖3D所示，在LED芯片220的光提取面中形成峰值出現(xiàn)在右側(cè)的發(fā)光強(qiáng)度分布。從LED芯片220發(fā)出的光經(jīng)由透鏡250被引導(dǎo)到被攝體0上，以覆蓋整個攝像區(qū)X，如圖4C所示。按照攝像區(qū)X內(nèi)右側(cè)更亮的配光， 把照明光引導(dǎo)到位于攝像區(qū)X右端的被攝體0上。如此，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的LED芯片220在芯片面上具有彼此分開一定距離的第一電極片223a和第二電極片223b，由此具有彼此分開一定距離的第一和第二兩個發(fā)光部301、302。第一電極片223a和第二電極片223b分別具有設(shè)置在LED芯片周緣部的盤部224a和224b、以及連接到盤部224a、224b并且沿遠(yuǎn)離盤部224a和224b (即朝向芯片的中央部)的方向延伸的延伸部225a、225b。延伸部225a、225b的終端部在LED芯片的中央部彼此隔著一定間隙面對。延伸部225a、225b具有沿著其延伸方向增大的電阻成分，因此終端部的電流密度相對減小。因此，在LED芯片的中央部形成電流密度相對低的部分，即，發(fā)光強(qiáng)度相對低的部分。在LED芯片上形成的第一和第二兩個發(fā)光部301、302被設(shè)置為中間具有發(fā)光強(qiáng)度相對低的部分。如此，從第一和第二兩個發(fā)光部301、302同時(shí)發(fā)出的光可以被感知為兩個發(fā)光點(diǎn)。換句話說，兩個發(fā)光部被當(dāng)作兩個獨(dú)立的光源，因此可以容易地形成如圖4A至圖4C所示的期望的配光。第二實(shí)施方式圖5是示出了設(shè)置于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的閃光裝置的光源部20A的構(gòu)造的平面圖。與上述根據(jù)第一實(shí)施方式的LED芯片220相比，改變了構(gòu)成光源部20A的LED芯片220A的陰極的構(gòu)造。LED芯片220A的陰極223a具有第一電極片223a、第二電極片223b和輔助電極片223z。第一電極片223a和第二電極片223b的構(gòu)造與根據(jù)上述第一實(shí)施方式的LED芯片220的第一電極片223a和第二電極片223b的構(gòu)造相同。輔助電極片223z由以下構(gòu)成延伸部225z，其在第一電極片的延伸部225a的終端部和第二電極片的延伸部225b的終端部之間形成的間隙中延伸；以及盤部224z，其連接到延伸部225z并且位于芯片的周緣部。盤部224z經(jīng)由焊接線230連接到基板210上的焊盤212并連接到驅(qū)動電路30。因此，在LED芯片上設(shè)置了與第一電極片223a和第二電極片223b隔開一定距離的輔助電極片223z，從而在LED芯片上形成在第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302之間可以獨(dú)立控制的輔助發(fā)光部310。光源部20A之外的其他構(gòu)成部分與上述第一實(shí)施方式的閃光裝置的相同。按照根據(jù)第二實(shí)施方式的具有LED芯片220A的閃光裝置，可以實(shí)現(xiàn)如下所述的四種典型配光圖案。圖6A是示出了與上述四種配光圖案分別相對應(yīng)的、針對各個發(fā)光部的驅(qū)動電流控制模式的圖，而且示出了施加到第一發(fā)光部301、第二發(fā)光部302和輔助發(fā)光部310的電流量之間的相對關(guān)系。在圖6A中，圓圈表示施加的電流量相對高，而三角表示施加的電流量相對低。圖6B至圖6E是示出了與四種配光圖案分別相對應(yīng)的、LED芯片220A的光提取面上的發(fā)光強(qiáng)度分布的圖。圖7是示出了與四種后述的配光圖案相對應(yīng)的、照明光的照射范圍的圖。第一配光圖案至第三配光圖案與上述根據(jù)第一實(shí)施方式的閃光裝置的第一配光圖案至第三配光圖案相同。換句話說，第一配光圖案形成在攝像區(qū)中左右亮度沒有偏差的配光(如圖6B所示)。在形成這種配光的情況下，施加到第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302的電流量相同，而施加到輔助發(fā)光部310的電流量相對低。第二配光圖案形成攝像區(qū)的左側(cè)變得更亮的配光(參見圖6C)。在形成這種配光的情況下，施加到第一發(fā)光部301的電流量相對增加，而施加到第二發(fā)光部302和輔助發(fā)光部310的電流量相對減小。第三配光圖案形成攝像區(qū)的右側(cè)變得更亮的配光(參見圖6D)。在形成這種配光的情況下，施加到第二發(fā)光部302的電流量相對增加，而施加到第一發(fā)光部301和輔助發(fā)光部310的電流量相對減小。 第四配光圖案(或配光圖案4)形成在攝像區(qū)的中央、左側(cè)和右側(cè)具有發(fā)光強(qiáng)度峰值的配光(參見圖6E)。在形成這種配光的情況下，施加到第一發(fā)光部301、第二發(fā)光部302和輔助發(fā)光部310的電流量相同。按照第四配光圖案，可以使用具有更高發(fā)光強(qiáng)度的照明光照射位于攝像區(qū)的中央的被攝體0，例如，如圖7所示。按照根據(jù)上述第一實(shí)施方式的LED芯片220的陰極的構(gòu)造，在芯片的中央部形成低電流密度區(qū)，因此在使第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302同時(shí)發(fā)光的情況下，在芯片的中央部形成發(fā)光強(qiáng)度相對低的部分。因此，難以形成在攝像區(qū)的中央部相對亮的配光。另一方面，根據(jù)第二實(shí)施方式的LED芯片220A的陰極還具有輔助電極片223c，該輔助電極片223c具有在第一實(shí)施方式的低電流密度區(qū)(即，第一電極片223a和第二電極片223b之間的間隙)中延伸的延伸部225z。根據(jù)該電極構(gòu)造，還可以向LED芯片的中央部施加電流，形成攝像區(qū)的中央部變得相對亮的配光。第三實(shí)施方式圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的閃光裝置中的光源部20B的構(gòu)造的平面圖。構(gòu)成光源部20B的LED芯片220B具有由彼此隔開一定距離的第一至第六電極片223a至223f構(gòu)成的陰極。六個電極片223a至223f以與根據(jù)上述第一實(shí)施方式的第一電極片223a和第二電極片223b相似的方式，分別由具有梳狀圖案或形狀的延伸部225a至225f以及盤部224a至224f構(gòu)成。六個電極片223a至223f被設(shè)置成陣列，使得由第一實(shí)施方式中的第一電極片223a和第二電極片223b構(gòu)成的電極片對沿圖中的垂直方向排成一隊(duì)。由第一電極片223a至第六電極片223f構(gòu)成的陰極形成關(guān)于LED芯片的光提取面的中心點(diǎn)對稱的點(diǎn)對稱圖案。彼此相鄰的電極片223a至223b、223c至223d、223e至223f被設(shè)置為延伸部的終端部在芯片的中央部隔著一定間隙彼此相對。延伸部225a至225f的終端部在芯片面的中央部聚集，因此在LED芯片的中央部形成低電流密度區(qū)。盤部224a至224f經(jīng)由焊接線230連接到驅(qū)動電路30。因此，在LED芯片220B上設(shè)置有彼此隔開一定距離的六個電極片223a至223f，從而在LED芯片220B上形成能夠獨(dú)立受控的第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306。當(dāng)驅(qū)動電流施加到發(fā)光部時(shí)，形成這樣的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)布在芯片的設(shè)置有盤部224a至224f的周緣部中發(fā)光強(qiáng)度相對增大，向著芯片的中央部發(fā)光強(qiáng)度逐漸減小。光源部20B之外的其他構(gòu)造部件與上述第一實(shí)施方式的閃光裝置的構(gòu)造部件相同。當(dāng)攝影裝置的鏡頭系統(tǒng)的焦距變化時(shí)，攝像區(qū)(或視角)的范圍(或尺寸)也變化。按照本實(shí)施方式的具有LED芯片20B的閃光裝置，可以根據(jù)攝像區(qū)的范圍(尺寸)的變化，方便地控制配光，例如改變照明光的照射范圍。圖9A是示出了根據(jù)攝像區(qū)的范圍的、針對各發(fā)光部的電流控制模式的示例，圖9B和圖9C是示出了與圖9A所示的電流控制相對應(yīng)的照明光的照射范圍的圖。當(dāng)控制器40從用于對攝影裝置的工作進(jìn)行總體控制的CPU等接收到與攝像區(qū)的 范圍有關(guān)的信息時(shí)，控制器生成與攝像區(qū)的范圍(尺寸)相對應(yīng)的電流指令值，并把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值控制施加到第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306的電流量。例如，在因?yàn)閿z影裝置的鏡頭系統(tǒng)已經(jīng)移動到廣角側(cè)而焦距已經(jīng)變得相對短，所以攝像區(qū)(或視角)的范圍變得相對大的情況下，如圖9A上部所示，將施加到第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306的電流量控制為相對更高。第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306發(fā)出具有相對高的發(fā)光強(qiáng)度的光，并且照明光被引導(dǎo)到具有相對大尺寸的整個攝像區(qū)X，如圖9B所示。另一方面，在因?yàn)閿z影裝置的鏡頭系統(tǒng)已經(jīng)移動到望遠(yuǎn)側(cè)而焦距已經(jīng)變得相對大，所以攝像區(qū)(或視角)的范圍變得相對小的情況下，如圖9A下部所示，將施加到第一發(fā)光部301和第二發(fā)光部302以及施加到第五發(fā)光部305和第六發(fā)光部306的電流量控制為相對更低，而將施加到第三發(fā)光部303和第四發(fā)光部304的電流量控制為相對更高。雖然與圖9B的情況相比，攝像區(qū)X的上部和下部中的照明光的照射范圍因此縮小，但是照明光被引導(dǎo)至根據(jù)焦距已經(jīng)縮小的整個攝像區(qū)X，如圖9C所示。因此，按照第三實(shí)施方式的具有LED芯片220B的閃光裝置，可以根據(jù)與攝影裝置的焦距相對應(yīng)地改變的攝像區(qū)(視角)的范圍(尺寸)，方便地控制配光，例如改變照射范圍。在縮小攝像區(qū)范圍的模式下，假設(shè)被攝體位于遠(yuǎn)方。在這種情況下，需要延長光源部20B的發(fā)光時(shí)間，以確保曝光量。在使用電容器產(chǎn)生閃光的情況下，因?yàn)殡娙萜髦锌尚罘e的電荷量是有限的，所以在確保發(fā)光量方面存在問題。如上所述，伴隨攝像區(qū)范圍的縮小，照明光的照射范圍縮小，從而可進(jìn)一步延長光源部20B中的發(fā)光時(shí)間。在根據(jù)上述第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式的LED芯片中，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)攝像區(qū)的范圍來改變照射范圍的配光控制。按照第三實(shí)施方式的具有LED芯片220B的閃光裝置，光源部20B不僅可以在發(fā)出具有相對高發(fā)光強(qiáng)度的閃光的閃光發(fā)光模式下生成恰當(dāng)?shù)恼彰鞴猓铱梢栽诎l(fā)出具有相對低發(fā)光強(qiáng)度的連續(xù)光的連續(xù)發(fā)光模式下生成恰當(dāng)?shù)恼彰鞴?。圖10是示出了在閃光發(fā)光模式下以及連續(xù)發(fā)光模式下各發(fā)光部的電流控制模式的圖，而且示出了施加到發(fā)光部的電流量的相對關(guān)系。在圖10中，圓圈表示施加的電流量相對高,三角表示施加的電流量相對低，X標(biāo)記表示施加的電流量為0 (零)。
在控制器40從外部接收到表示已經(jīng)選擇了閃光發(fā)光模式的控制信號時(shí)，控制器生成與閃光發(fā)光模式相對應(yīng)的電流指令值，并把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值執(zhí)行電流控制，使得在例如數(shù)十毫秒的短時(shí)間內(nèi)，施加到第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306的電流量變得相對大(例如，大約IA (安培))。第一發(fā)光部301至第六發(fā)光部306在上述時(shí)間內(nèi)發(fā)出具有相對高的發(fā)光強(qiáng)度的閃光。另一方面，在控制器40從外部接收到表示已經(jīng)選擇了連續(xù)發(fā)光模式的控制信號時(shí)，控制器生成與連續(xù)發(fā)光模式相對應(yīng)的電流指令值，并把該電流指令值饋送給驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值執(zhí)行電流控制，使得施加到第三發(fā)光部303和第四發(fā)光部304的電流量變得相對小(例如，大約10mA)，而施加到其余發(fā)光部的電流量變?yōu)镺。第三發(fā)光部303和第四發(fā)光部304將以相對低的發(fā)光強(qiáng)度連續(xù)發(fā)光。在使用LED芯片的閃光裝置中，不僅需要在閃光發(fā)光模式下工作，而且需要在連續(xù)發(fā)光模式(例如，手電筒發(fā)光模式或攝影燈發(fā)光模式)下工作。連續(xù)發(fā)光模式旨在近距離攝影等中的照明光，而且與閃光發(fā)光模式相比需要充分降低發(fā)光強(qiáng)度。應(yīng)用于閃光裝置的傳統(tǒng)LED芯片是高亮型的，其可以應(yīng)用于普通照明和機(jī)動車的車燈，并且以使用高電流驅(qū)動為前提。為此，在為了充分降低發(fā)光強(qiáng)度而減小所施加的電流量時(shí)，LED芯片內(nèi)的電流密 度顯著減小，難以穩(wěn)定地獲得發(fā)光。在根據(jù)本實(shí)施方式的閃光裝置中，在連續(xù)發(fā)光模式下，僅使LED芯片中的一部分發(fā)光部發(fā)光，因此，即使在施加的電流量減小時(shí)，也可以防止電流密度的顯著減小。因此，可以提高連續(xù)發(fā)光模式下的工作穩(wěn)定性。從被點(diǎn)亮的一部分發(fā)光部發(fā)出的光中的一部分光被未被點(diǎn)亮的發(fā)光部吸收，或者被導(dǎo)向光照射方向以外的方向。因此，可以進(jìn)一步抑制發(fā)光強(qiáng)度。如此，按照根據(jù)本實(shí)施方式的閃光裝置，對于閃光發(fā)光模式以及連續(xù)發(fā)光模式都可以獲得恰當(dāng)?shù)恼彰鞴?。第四?shí)施方式圖IIA是示出了設(shè)置于根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的閃光裝置的光源部20C的構(gòu)造的平面圖；圖IlB是沿圖IlA的線Ila-Ilb的截面圖。構(gòu)成發(fā)光部20C的LED芯片220具有用于在攝影中進(jìn)行閃光發(fā)光的閃光發(fā)光部320，以及用于在閃光發(fā)光之前預(yù)發(fā)光的預(yù)發(fā)光部330。預(yù)發(fā)光是為了在攝影裝置中調(diào)節(jié)曝光等而在攝影之前一次或多次發(fā)光的功能。閃光發(fā)光部320具有與根據(jù)第一實(shí)施方式的LED芯片220的第一電極片223a和第二電極223b相同構(gòu)造的第一電極片223a和第二電極片223b。換句話說，閃光發(fā)光部320具有兩個獨(dú)立可控的發(fā)光部，并且可以形成諸如圖4A至圖4C所示的配光。預(yù)發(fā)光部330設(shè)置在LED芯片220C的兩端部，之間設(shè)置有閃光發(fā)光部320。預(yù)發(fā)光部330具有由以下構(gòu)成的電極片226 :設(shè)置在LED芯片220C周緣部的盤部227 ;以及連接到盤部227并且延伸到預(yù)發(fā)光部330中的梳狀圖案的延伸部228。盤部227經(jīng)由焊接線230連接到基板210上的焊盤212，并且連接到驅(qū)動電路30?？梢耘c閃光發(fā)光部320獨(dú)立地控制預(yù)發(fā)光部330。電極片226可以構(gòu)造為使得預(yù)發(fā)光部330中的發(fā)光強(qiáng)度大致均勻。LED芯片220C經(jīng)由導(dǎo)電性芯片粘接材料(未示出)接合到基板210上的芯片座211。設(shè)置在LED芯片上的盤部224a、224b、227經(jīng)由焊接線230連接到基板210上的焊盤212，并且連接到驅(qū)動電路30。含有熒光體的樹脂240設(shè)置在基板210上，以埋入LED芯片220C。透鏡250C設(shè)置在含有熒光體的樹脂240上(S卩，光投射方向的前方)。
透鏡250C具有投射從閃光發(fā)光部320發(fā)出的光以覆蓋整個攝像區(qū)的透鏡面251，以及投射從各個預(yù)發(fā)光部330發(fā)出的光以覆蓋整個攝像區(qū)的透鏡面252。換句話說，透鏡250C具有與閃光發(fā)光部320相對應(yīng)的焦點(diǎn)以及與各個預(yù)發(fā)光部330相對應(yīng)的焦點(diǎn)。圖12A是示出了在預(yù)發(fā)光模式下以及閃光發(fā)光模式下各發(fā)光部的電流控制模式的圖。在圖12A中，圓圈表示對發(fā)光部輸入驅(qū)動電流，X標(biāo)記表示不對發(fā)光部輸入驅(qū)動電流。當(dāng)控制器40檢測到快門操作或者其他輸入控制時(shí)，控制器生成與預(yù)發(fā)光模式相對應(yīng)的電流指令值并把該電流指令值饋送到驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值執(zhí)行電流控制，使得驅(qū)動電流僅施加到預(yù)發(fā)光部330。預(yù)發(fā)光部330根據(jù)該電流控制生成一次閃光或幾次閃光。光源部20C把與閃光發(fā)光模式時(shí)相同的發(fā)光強(qiáng)度的閃光引導(dǎo)向攝像區(qū)，以覆蓋整個攝像區(qū)。在預(yù)發(fā)光期間，攝影裝置調(diào)節(jié)曝光并進(jìn)行其他操作。在預(yù)發(fā)光模式結(jié)束之后，控制器40生成與閃光發(fā)光模式相對應(yīng)的電流指令值并把該電流指令值饋送到驅(qū)動電路30。驅(qū)動電路30基于該電流指令值執(zhí)行電流控制，使得驅(qū) 動電流僅施加到閃光發(fā)光部320。閃光發(fā)光部320根據(jù)該電流控制生成閃光。光源部20C把閃光導(dǎo)向攝像區(qū)，以覆蓋整個攝像區(qū)。攝影裝置在執(zhí)行閃光發(fā)光的同時(shí)對被攝體進(jìn)行攝影。圖12B和圖12C是示出了分別在預(yù)發(fā)光期間和閃光發(fā)光期間從光源部20C向攝像區(qū)X照射的照明光(閃光)的照射范圍的圖。如上所述，透鏡250C具有與閃光發(fā)光部320和各個預(yù)發(fā)光部330相對應(yīng)的焦點(diǎn)，并且執(zhí)行對準(zhǔn)，使得從閃光發(fā)光部320發(fā)出的閃光的照射范圍和從預(yù)發(fā)光部330發(fā)出的閃光的照射范圍相一致。預(yù)發(fā)光結(jié)束和閃光發(fā)光開始之間的間隔通常是大約幾十毫秒。因此，在LED芯片中執(zhí)行預(yù)發(fā)光的區(qū)域和執(zhí)行閃光發(fā)光的區(qū)域相同的情況下，可能存在由于預(yù)發(fā)光期間的發(fā)熱影響而無法在閃光發(fā)光期間獲得最大光量的情況。根據(jù)本實(shí)施方式的閃光裝置在單個LED芯片上具有預(yù)發(fā)光部和閃光發(fā)光部，并且在預(yù)發(fā)光模式期間僅驅(qū)動預(yù)發(fā)光部。因此，在預(yù)發(fā)光期間產(chǎn)生的熱在閃光發(fā)光期間基本上沒有影響，可以獲得具有最大光量的閃光發(fā)光。本申請基于日本專利申請?zhí)卦?011-123270，在此以引用的方式并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，該半導(dǎo)體發(fā)光元件包括具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層、設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層、以及分別設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層的表面上和所述第二半導(dǎo)體層的表面上的第一電極和第二電極，其中， 所述第一電極包括彼此隔開距離的多個電極片；并且 所述多個電極片各包括饋電盤和連接到所述饋電盤并且沿遠(yuǎn)離所述饋電盤的方向延伸的延伸部，并且電極片的所述延伸部的終端部與另一電極片的所述延伸部的終端部隔著間隙相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述多個電極片在所述第一半導(dǎo)體層的表面上形成點(diǎn)對稱圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件,其中， 各個所述饋電盤設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層的周緣部；并且 各個所述延伸部從所述第一半導(dǎo)體層的周緣部向中央部延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述延伸部形成梳狀圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述第一電極包括在所述間隙內(nèi)延伸的輔助電極片。
6.一種閃光裝置，該閃光裝置具有權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，該閃光裝置包括用于經(jīng)由所述多個電極片中的各個向所述半導(dǎo)體發(fā)光元件饋送驅(qū)動電流的控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閃光裝置，其中，所述控制器在閃光發(fā)光模式和連續(xù)發(fā)光模式之間進(jìn)行切換，該閃光發(fā)光模式用于向所述多個電極片中的各個饋送驅(qū)動電流，使得所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出閃光，該連續(xù)發(fā)光模式用于向所述多個電極片中的一部分饋送比所述閃光發(fā)光模式下的驅(qū)動電流小的驅(qū)動電流，使得所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出連續(xù)光。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閃光裝置，其中，所述控制器執(zhí)行第一步驟，該第一步驟用于向所述多個電極片中的任意電極片饋送驅(qū)動電流，使得所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出閃光，之后所述控制器執(zhí)行第二步驟，該第二步驟用于向與所述第一步驟中饋送了驅(qū)動電流的電極片不同的電極片饋送驅(qū)動電流，使得所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出閃光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃光裝置，該閃光裝置還包括透鏡，該透鏡用于把在所述第一步驟中發(fā)出的閃光和在所述第二步驟中發(fā)出的閃光投射到彼此相同的照射范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閃光裝置，該閃光裝置在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件上方具有針對所述多個電極片具有單一焦點(diǎn)的透鏡。
全文摘要
半導(dǎo)體發(fā)光元件及閃光裝置。本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件，其包括第一半導(dǎo)體層、導(dǎo)電類型與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型不同的第二半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間的有源層，以及分別設(shè)置在第一半導(dǎo)體層的表面上和第二半導(dǎo)體層的表面上的第一電極和第二電極。第一電極包括彼此分開的多個電極片；并且各個電極片包括饋電盤和連接到饋電盤并且沿遠(yuǎn)離饋電盤的方向延伸的延伸部，并且電極片的延伸部的終端部與另一電極片的延伸部的終端部隔著間隙相對。
文檔編號H01L33/38GK102810616SQ20121017989
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者河野圭真, 高城英志, 齋藤龍舞, 大久保努 申請人:斯坦雷電氣株式會社